PRÁCTICA Nº5 PRÁCTICA Nº5
LABORATORIO DE TERMODINÁMICA DE HIDROCARBUROS LABORATORIO DE TERMODINÁMICA DE HIDROCARBUROS
DETERMINACION DE LA DENSIDAD, DENSIDAD RELATIVA E INDICE DE WOBBE DETERMINACION DE LA DENSIDAD, DENSIDAD RELATIVA E INDICE DE WOBBE
DEL GAS
DEL GAS NATNATURAL A PARTIR DEL ANALISIS URAL A PARTIR DEL ANALISIS CROMATCROMATOGRÁFICOOGRÁFICO 1.- CONOCIMIENTO TEÓRICO
1.- CONOCIMIENTO TEÓRICO REQUERIDO.-La
La d!"#d$dd!"#d$d o o densidad absolutadensidad absoluta es la magnitud que expresa la relación entre la masa es la magnitud que expresa la relación entre la masa
y el volumen de un cuerpo a una presión y temperatura determinadas. Su unidad en el y el volumen de un cuerpo a una presión y temperatura determinadas. Su unidad en el Sistema Internacional es el kilogramo por metro cúbico (kg/m
Sistema Internacional es el kilogramo por metro cúbico (kg/m33! aunque "recuentemente! aunque "recuentemente
se expresa en g/cm
se expresa en g/cm33. La densidad es una. La densidad es una magnitud intensivamagnitud intensiva..
#onde $ es la densidad!
#onde $ es la densidad! mm es la masa y es la masa y V V es el volumen del determinado cuerpo. es el volumen del determinado cuerpo. La
La d!"#d!"#d$d d$d %&$'%&$'#($#($ es una coes una compmpararacacióión n de lade la densidaddensidad de una sustancia con la de una sustancia con la densidad de otra que se toma como re"erencia. La densidad relativa es adimensional (sin densidad de otra que se toma como re"erencia. La densidad relativa es adimensional (sin unidades! ya que queda de"inida como el cociente de dos densidades.
unidades! ya que queda de"inida como el cociente de dos densidades. % veces se la
% veces se la llama gravedad llama gravedad espec&"ica (del espec&"ica (del ingl'singl's specific gravity specific gravity especialmente en los especialmente en los pa&ses con "uerte in"luencia anglosaona. )al denominación es incorrecta! por cuanto que pa&ses con "uerte in"luencia anglosaona. )al denominación es incorrecta! por cuanto que en ciencia el t'rmino *
en ciencia el t'rmino *espec&"icoespec&"ico* signi"ica* signi"ica por unidad de masa por unidad de masa.. La densidad relativ
La densidad relativa est+ de"inida como el a est+ de"inida como el cociecociente entre la nte entre la densiddensidad de ad de unauna sustanciasustancia y y la de otra sustancia tomada
la de otra sustancia tomada como re"erencia! resultando,como re"erencia! resultando,
#onde $
#onde $r r es la densidad relativa! $ es la densidad absoluta y $ es la densidad relativa! $ es la densidad absoluta y $-- es la densidad de es la densidad de
sustancia. sustancia.
•
• ara los l&quidos y los sólidos! la densidad de re"erencia abitual es la del aguaara los l&quidos y los sólidos! la densidad de re"erencia abitual es la del agua
l&quida a la presión de 0
l&quida a la presión de 0 atmatm y la temperatura de 1 y la temperatura de 1 2.2. 4n esas condiciones! la 4n esas condiciones! la densidad absoluta del agua es de
0---densidad absoluta del agua es de 0--- kgkg/m/m33 •
• ara los gases! la densidad de re"erencara los gases! la densidad de re"erencia abitual es la ia abitual es la del aire a del aire a la presión de 0la presión de 0
atm
atm y la temperatura de - y la temperatura de - 22.. )a
)ambi'n se puede calcular o mbi'n se puede calcular o medir la densidad medir la densidad relativa como el cociente entre relativa como el cociente entre los pesos olos pesos o masas de id'nticos volúmenes de la
masas de id'nticos volúmenes de la sustancia problema y de la sustancia de sustancia problema y de la sustancia de re"erencia,re"erencia,
4l
4l )!d#* d W+)!d#* d W+ es es un un papar+r+memetrtro o imimpoportrtanante te cucuanando do se se ququieiere re meme5c5clalarr gasesgases combustibles
combustibles y ey ell aireaire (en una reacción de combustión! se controla este &ndice para (en una reacción de combustión! se controla este &ndice para as
asegegururar laar la combustióncombustión satsatis"is"actactorioria a en en un un quequemadmadoror. . 4s 4s adeadem+s un m+s un indindicaicador dor dede interc
intercambiabambiabilidailidad d de de combucombustiblstibles es como elcomo el gas naturalgas natural! gas licuado de! gas licuado de petróleopetróleo! gas de! gas de ciudad!
ciudad! gasolina gasolina!! gasoilgasoil y con y con "recu"recuencia se encia se de"inde"ine e en las en las especespeci"icai"icacioneciones s de suministde suministroro de gas y de trasporte (de los combustibles.
4l &ndice de 6obbe puede ser expresado matem+ticamente como,
#onde,
• Ws es el 7ndice de 6obbe superior. • PCs es el poder calor&"ico superior. • GE ! es la gravedad espec&"ica del gas.
Se puede notar que si existe un &ndice de 6obbe superior tambi'n ay un &ndice de 6obbe in"erior que se expresa matem+ticamente como,
#onde,
• Wi ! es el 7ndice de 6obbe in"erior. • PCi ! es el poder calor&"ico in"erior. • GE ! es la gravedad espec&"ica del gas.
ero el m+s usado en la industria es el &ndice de 6obbe superior. .-
OBETIVOS.-• #eterminar la densidad! la densidad relativa y el &ndice de 6obbe a partir del
an+lisis cromatogr+"ico de la me5cla de gases. /.- MATERIALES 0
EQUIPOS.-• romatógra"o de gases 89:-0- Simad5u,
o on detectores ;I# y )# en serie.
o <orno de columna (rango de 3=> a :3->.
o Inyector de gas tipo bypass y carrier.
o olumna empacada 03? %r.
o olumna empacada orapak @ <e.
• 8enerador de llama de idrogeno.
• Auestra de gas natural.
• So"tBare de computadora para tabular y gra"icar los resultados.
PROCEDIMIENTO.-• A*+!d#*#+!$2#!'+ d& C%+2$'34%$+.
o #e acuerdo a la explicación del instructor o docente! la con"iguración del
sistema cromatogr+"ico se reali5a según la tabla.
o Se arranca el "uncionamiento del cromatógra"o una ve5 preparado.
o 4l programa de separación gra"icar+ el cromatograma en su pantalla y en la
computadora instalada.
o )ambi'n se imprime una tabla de concentración de cada elemento existente
en la muestra de gases.
5.-
DATOS.-• L+" "#46#!'" d$'+" " %*+4#%+! d &+" %"6&'$d+" d& *%+2$'34%$+7
P#*+8 T#29+ d %'!*#3!. C+!*!'%$*#3!. N+2% d& *+296"'+.
0 :.0CD min EC.D3EF Aetano
: 3.:DC min :-.G:=F 4tano
3 E.:E: min E.CCEF ropano
T+'$&7 0-.EC= min 0--.--0F
:.-
CALCULOS.-• D'%2#!$d$ &$ *+29+"#*#+! d &$ 26"'%$, " 9%+*d $ ;$&&$% &+" d$'+"
+<'#(+" d "'$ 9%=*'#*$.
o La densidad de la me5cla gaseosa que est+ en "uncion de la presion y la
temperatura se determina por,
#onde,
9$o (! ) densidad de la me5cla gaseosa ideal en "unción de presión y temperatura de"inidas (0=> y 0 atm.
9@ constante universal de los gases ideales. 9x "racción molar del componente .
9A peso molecular del componente .
C+29+!!' F%$**#+! 2+&$% >?<@ P"+ 2+&*6&$% >PM<@42+& >?<@>PM<@ 42+& Aetano
-.ECD3= 0E.-1:C 00.-:D
4tano
-.:-G:= 3-.-EGE E.:G:
ropano
-.-ECCE 11.-GE= 3.-3E
isobutano
-.-0::E =C.0:31 -.D03
n9butano
-.-:::C =C.0:31 0.:G=
H 0 9 ::.3E3
#onde,
9o densidad relativa de la me5cla de gas ideal. 9 x "racción molar del componente .
9A peso molecular del componente .
9Aaire peso molecular del aire :C.GE:= g/mol.
C+29+!!' F%$**#+! 2+&$% >?<@ P"+ 2+&*6&$% >PM<@ 42+& >PM<@>PM$#%@ >?<@>PM<@>PM$#%@ Aetano -.ECD3= 0E.-1:C -.==3G -.3C-D 4tano -.:-G:= 3-.-EGE 0.-3C: -.:0D: ropano -.-ECCE 11.-GE= 0.=::= -.0-1C isobutano
-.-0::E =C.0:31 :.--EC -.-:1E
n9butano
-.-:::C =C.0:31 :.--EC -.-11D
H 0 9 -.DD:
o 4l &ndice de 6obbe de un gas ideal se calcula mediante la siguiente
ecuación,
#onde,
9<o neto (J real, es el poder calor&"ico en base volum'trica calculado en la practica :.
.-
CUESTIONARIO.-1. B6"*$% ! '$&$" &+" ($&+%" 6 " %6#%$! 9$%$ & *=&*6&+ d &+" 9$%=2'%+" 6"*$d+".
Solo requerimos los datos de peso molecular de cada componente! del aire y el "actor 5 de cada componente,
C+29+!!' F%$**#+! 2+&$% >?<@ P"+ 2+&*6&$% >PM<@ 42+& < Aetano -.ECD3= 0E.-1:C -.GGC-4tano -.:-G:= 3-.-EGE -.GG0= ropano -.-ECCE 11.-GE= -.GC:0 isobutano -.-0::E =C.0:31 -.GEC-n9butano -.-:::C =C.0:31 -.GE=-H 0 9 9
. C$&*6&$% &$ d!"#d$d, d!"#d$d %&$'#($ )!d#* d W+ d& 4$" ! *6"'#3!.
o <abiendo allado K,
K-.GG=D-o #eterminamos la densidad real de la me5cla gaseosa por la ecuación,
o )enemos la gravedad espec&"ica,
o alculamos el &ndice de 6obbe para el gas
/. E&$+%$% 6!$ '$&$ 6 *+!'!4$ &+" d$'+" ;$&&$d+" ! &$" '$&$" &+" ($&+%" *$&*6&$d+" 9$%$ & 4$" $!$&#$d+.
C+29+!!' D!"#d$dJ42/ D!"#d$d%&$'#($ F%$**#3!2+&$% P"+ 2+&*6&$% 42+& F$*'+%
Aetano -.EDC1G -.==3G0 -.ECD3= 0E.-1:C -.GGC-4tano 0.:D0D- 0.-3C:--.:-G:= 3-.-EGE -.GG0= ropano 0.CE1G- 0.=::=--.-ECCE 11.-GE= -.GC:0 Isobutano :.1=C:- :.--EC--.-0::E =C.0:31 -.GEC-n9butano :.1=C:- :.--EC--.-:::C =C.0:31
-.GE=-. E&$+%$% 6!$ '$&$ 6 #!*&6$ #!+%2$*#3! d& "+&#*#'$!', d &$ 26"'%$ d &+" %"6&'$d+", 2K'+d+ d !"$+ 6'#&#$d+.
5. C+2!'$% *+! *%#'%#+ #!4!#%#& &+ 9+"#'#(+ !4$'#(+ d "'$ 9%=*'#*$, &+" *$2#+" 6 " *%$! $d*6$d+ 9$%$ 2<+%$%&$.
4s importante contar con un cromatógra"o de gases para un estudio claro y pr+ctico! a pesar de que en laboratorio no se cuenta con algunos materiales complementarios! como por eemplo un muestreador de gases (no ay gas.
Se deber&a tomar en cuenta para otras "uturas veces en las que se repita esta pr+ctica! tener un equipo completo y los materiales necesarios y adecuados para evitar crear una susceptibilidad de los practicantes en los resultados que tenga la pr+ctica.
.-
CONCLUSIONES.-• Se determinaron las propiedades ideales y reales (densidad absoluta! densidad
relativa e &ndice de 6obbe del gas previamente anali5ado por la cromatogra"&a de gases para allar su composición.
.-
BIBLIOGRAFIA.-• lyde @. Aet5! ;isico9 Mu&mica! olección Scaum! 4ditorial Ac8raB9 <ill do
Nrasil! 0GDG
•
<olman .p.! )ermodin+mica! 4ditorial Ac8raB9 <ill Aexico! 0GD1.
• O.J. Oederlandse 8asunie! ysical proprieties o" Oatural 8ases! 0GCC.
• 6ikipedia. Densidad ! recuperado el = de octubre de :-00! P@L,
ttp,//es.Bikipedia.org/Biki/densidad.
• 6ikipedia. Índice de Wobbe! recuperado el = de octubre de :-00! P@L,
